В 1873 г. Г.Фогель изготовил ортохроматические пластинки. Позднее были сконструированы объективы-анастигматы. В 1889 г. Д.Истмен наладил производство целлулоидных пленок. В 1904 г. появились первые пластинки для цветной фотографии, выпущенные фирмой «Люмьер».

Фотография наших дней – это и область науки о ней самой и область техники, это методы исследования и документации, «зеркало памяти» народов, это различные виды прикладной деятельности.

ИСТОРИЯ СОЗДАНИЯ ФОТОБУМАГИ

Луи Бланкар-Эврар (Франция) изобрел и применил непроявляемую альбуминную фотобумагу еще в 1850 г., она использовалась в качестве типовой до конца XIX века. Громоздкий фотоувеличитель, названный солнечной камерой, был изобретен в 1857 г. американцем Д.Вудвордом. С появлением дуговых ламп фотопечатание можно было выполнять в темной комнате, но оставалась нерешенной проблема прочности фотобумаги. В 1874 г. П.Маудслей в Англии сообщил о создании желатиновой фотобумаги, содержащей бромид серебра, и в 1879 г. Дж.Сван организовал промышленное производство этой фотобумаги. Желатина стала основой всех фотобумаг с проявлением, которые заменили альбуминную фотобумагу, и до сих пор используется в промышленном производстве.

СТРОЕНИЕ ЧЕРНО-БЕЛЫХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ

Фотоматериалы (пленки, пластинки, бумаги, ткани) состоят из подложки (основы), на которую наносят подслой, светочувствительный эмульсионный и противоореольный слои.

Эмульсионный слой содержит микроскопически малые светочувствительные кристаллы – галогенид серебра, - равномерно распределенные в желатине и создающие оптические плотности – почернения.

Желатина – прозрачное клеящее вещество белкового происхождения, которое связывает кристаллы галогенида и крепит их к подложке.

Подслой в фотопленках и фотопластинках служит для удержания эмульсионного слоя на подложке, в фотобумагах – для предохранения проникновения эмульсии в пористую структуру бумаги.

Противоореольный слой предназначен для поглощения лучей, прошедших через пленку и создающих при отражении от внутренней поверхности подложки ореолы. Краситель противоореольного слоя поглощает лучи тех цветов, к которым материал наиболее чувствителен. Эмульсионный слой также подвергается противоореольной прокраске. Противоореольные красители разрушаются и выводятся при обработке. Они придают фотоматериалам легкую окраску различного тона.

СТРОЕНИЕ ЦВЕТНЫХ ФОТОМАТЕРИАЛОВ

Цветные фотоматериалы содержат три основных светочувствительных слоя.

Цветная негативная пленка предназначена для получения цветного негативного изображения. Она состоит из следующих слоев:

Первый слой – синечувствительный – заключает в себе компоненту, дающую в процессе цветного проявления желтый краситель. Излучения зеленой и красной зон спектра не воздействуют на этой слой.

За первым слоем расположен фильтровый желтый подслой. Он нейтрализует действие активной синей зоны спектра на нижние светочувствительные слои.

Второй слой – зеленочувствительный – содержит компоненту, дающую пурпурный краситель.

Третий слой – красночувствительный – содержит компоненту, дающую голубой краситель.

Зеленый противоореольный слой нанесен на обратную сторону подложки. Он поглощает весь дошедший до нее красный цвет, исключая возможность ореолов.

Светочувствительность

Светочувствительность – свойство фотослоя к химическому изменению под воздействием света с образованием скрытого изображения, которое после проявления (усиления) превращается в видимое.

Под критерием светочувствительности понимают величину, обратную количеству освещения, необходимого для получения почернения фотослоя, превышающего на определенную величину плотность вуали.

Изучением свойств светочувствительных материалов занимается особая область науки – сенситометрия (фотографическая метрология). В разных странах в соответствии с принятыми там сенситометрическими системами и стандартами светочувствительность фотопленок определяется по-разному.

Цветочувствительность

Фотографические материалы неодинаково реагируют на лучи различных зон спектра. По виду цветочувствительности они делятся на несенсибилизированные, ортохроматические, изопанхроматические и инфрахроматические.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ФОТОГРАФИЧЕСКОГО

ИЗОБРАЖЕНИЯ

Технология получения фотографического изображения складывается из этапов, каждый из которых определяет качество будущего изображения. Первый этап – фотографическая съемка. На этом этапе получают сначала оптическое и скрытое фотографическое изображение. Умелое выполнение работ на этом этапе прежде всего предопределяет художественно-эстетические достоинства снимка. Второй этап – негативный процесс. В результате ряда операций химико-фотографической обработки на этом этапе получают негативное видимое изображение, в котором место светлых участков занимают темные и наоборот. Позитивное изображение, т.е. собственно фотографический снимок, получают на этапе позитивного процесса. На позитиве уже правильно передается распределение светлых и темных тонов.

Существуют и другие технологические схемы получения фотографического изображения, но описанная схема применяется наиболее широко.

ФОТОХИМИЧЕСКИЕ РЕГИСТРИРУЮЩИЕ ПРОЦЕССЫ

Фотографический процесс – это фотохимический процесс. Зерна галогенидов серебра, состоящие из упорядоченно расположенных атомов серебра и галогена (напр., хлора), при экспозиции на свету разрушаются под действием нескольких фотонов. Падающий фотон разрывает связь между атомами серебра и хлора в молекуле, и в результате освобожденный атом серебра соединяется с другими атомами серебра на поверхности зерна. Образовавшееся крошечное пятнышко серебра является носителем информации о том, что свет экспонировал эту часть пленки. Изображение не будет видимым, даже если его рассматривать на свету.

На стадии проявления экспонированные зерна галогенида серебра превращаются в зерна серебра, а с теми зернами, которые не подвергались воздействию света, такого превращения не происходит. В результате создается видимое негативное изображение. Так как неэкспонированные зерна галогенида серебра все еще светочувствительны, необходимо их или удалить, или превратить в любое соединение, нечувствительное к свету. В обычном процессе фиксирования неэкспонированный галогенид серебра удаляется.

Стадия проявления представляет собой процесс значительного усиления, которое уникально среди многих фотохимических процессов. Только фотохимический процесс в глазу характеризуется большим усилением в стадии проявления.

Один из давно известных фотохимических процессов – светокопирование – часто используется для размножения чертежей. Это процесс, в котором соли трехвалентного железа превращаются в соли двухвалентного железа под воздействием электромагнитного излучения. В одной из разновидностей этого процесса бумага покрывается железоаммониевой солью лимонной кислоты и калиевой солью железосинеродистой кислоты. Затем бумага экспонируется на очень ярком свету, проходящем сквозь чертеж на кальке, до тех пор, пока не образуется слабое изображение. Там, где свет попадает на бумагу, соединения трехвалентного железа переходят в соединения двухвалентного железа. При погружении бумаги в воду для проявления соединения трехвалентного железа превращаются в синеокрашенное цианидное соединение, образуя негативное изображение. В этом процессе не требуется фиксирования, хотя изображение не особенно стабильно в течение длительного времени. С помощью такого процесса при использовании других химических соединений может быть получен позитив. Стадия проявления в процессе светокопирования вызывает изменение цвета, но весьма незначительное.

Диазопроцесс – еще один фотохимический процесс, широко применяемый для получения копий. В одной из его форм определенное диазосоединение (органическое соединение), вещество, регулирующее проявление (обычно кислота), а также краситель используются для образования на бумаге среды, создающей изображение.

Основные принципы фотографического процесса

Стандартный фотографический процесс может быть кратко изложен следующим образом. Фотопленка или фотобумага экспонируется в фотоаппарате или в фотоувеличителе. На поверхности зерен AgX, поглотивших значительное число фотонов, образуются мельчайшие крупинки серебра (центры проявления). Зерна, которые недостаточно освещались, остаются неизменными. Набор экспонированных зерен представляет собой скрытое изображение. Если бы эмульсию можно было рассматривать на этой стадии процесса, то никакого изображения нельзя было бы обнаружить невооруженным глазом, поскольку частицы серебра слишком малы.

Затем пленка (или бумага) проявляется с помощью выбранного восстановителя (проявителя), который превращает в чистое серебро зерна скрытого изображения. Частицы серебра действуют как катализатор в процессе проявления. Проявитель является донором электронов, и в процессе проявления электроны присоединяются к положительным ионам серебра, образуя атомы металлического серебра.

Если оставшиеся ионы серебра не удалить или не сделать их нечувствительными к свету, последующая длительная экспозиция на свету превратит их в атомы серебра, разрушая изображение. В процессе фиксирования неэкспонированные, практически нерастворимые в воде частицы галогенида серебра превращаются в растворимые в воде соединения, которые вымываются из эмульсии. Для прекращения проявления между стадиями проявления и фиксирования может использоваться фиксаж, или гипосульфит, который часто содержит кислоту, либо может применяться стоп-ванна. Фиксаж должен быть подобран таким образом, чтобы превратить неэкспонированные зерна галогенида серебра в соединения, растворимые в воде, но не растворить серебро изображения.

И наконец, пленка или бумага промываются для удаления побочных продуктов процессов проявления и фиксирования. Если этого не сделать, побочные продукты будут со временем разрушать изображение. Для того, чтобы сделать изображение долговечным, иногда применяют специальные соединения для нейтрализации гипосульфита, превращающие некоторые продукты фиксирования в бесцветные стабильные соединения. Это особенно важно для фотографий, представляющих собой архивные документы.

Проявители

Чтобы проявить эмульсию, т.е. скрытое изображение превратить в видимое, необходимо выбрать восстановитель, чтобы проявить до серебра зерна, которые экспонировались на свету, и сохранить неизменными зерна, которые не экспонировались. Если пленку держать в проявителе длительное время при достаточно высокой температуре, то весь галогенид серебра будет превращен в серебро. Для достижения хорошего проявления надо использовать подходящий проявитель при определенных температурах и временах обработки. Проявителями могут быть как органические, так и неорганические соединения, но в настоящее время главным образом применяются ароматические соединения – производные бензола.

Проявители в водных растворах образуют ионы водорода. Концентрация этих ионов влияет на скорость восстановления проявителем галогенида серебра до металлического серебра. Концентрацию ионов водорода можно регулировать введением щелочи в проявитель во время приготовления последнего. Такие щелочи называются ускорителями ( напр., карбонаты натрия и калия, сложные соединения бора и натрия). В проявитель обычно добавляются сульфитные соединения (напр., сульфит натрия), иногда называемые сульфитами. Основные функции сульфита – действовать в качестве очистителя от использованного проявителя и в качестве стабилизатора. Наконец, большинство проявителей содержит замедлитель (напр., бромид калия), который действует как противовуалирующее вещество.

Проявляющие вещества. Амидол – одно из самых активных проявляющих веществ, способное проявлять без ускоряющих веществ, однако он очень быстро окисляется кислородом воздуха и поэтому долго не сохраняется в растворе. Гидрохинон – активное проявляющее вещество, создающее изображения с высокой оптической плотностью и контрастностью. Глицин – действует очень медленно, дает очень мягкие малоконтрастные негативы с хорошей проработкой деталей в тенях и с небольшой вуалью. Метол - наиболее распространенное проявляющее вещество, используемое как отдельно, в метоловых проявителях, так и в сочетании с гидрохиноном. Чисто метоловый проявитель работает медленно, дает мягкие негативы и используется в качестве выравнивающего.

Обработка после проявления

После того как пленка или бумага проявлены, их часто помещают в слабокислый раствор (обычно 2%-ной уксусной кислоты), называемый стоп-ванной. Стоп-ванна может содержать бисульфитные соединения, которые удаляют окисленное проявляющее вещество и таким образом предотвращают пятнистое окрашивание эмульсии. На этой стадии процесса эмульсия содержит серебро и непроявленные галогениды серебра. Если галогениды серебра не удалить, то они будут чернеть при экспонировании на свету.

Для удаления продуктов проявления и фиксирования пленка или бумага должны промываться в больших количествах воды или в проточной воде: остатки использованного проявителя образуют пятна на отпечатке, а гипосульфит через длительное время изменяется, приводя к обесцвечиванию отпечатка.

Наконец, отпечаток или пленку надо высушить. Полиэтиленированная бумага или пленка сушатся на воздухе. Часто, чтобы ускорить процесс сушки, эмульсию обдувают нагретым воздухом.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современная фотография находит все большее применение в науке, технике и повседневной жизни. На начальных этапах невозможно было предугадать, сколь широки будут возможности использования фотографического метода. Благодаря фотографии человечество получает изображения элементарных частиц, составляющих атом, и изображения земного шара, Луны и других планет; изображения живой клетки и кристаллической решетки минералов; изучает процессы, протекающие за одну миллионную долю секунды, и процессы, длящиеся десятилетия.

Наряду с повсеместным применением фотографии в науке и технике наиболее давнее и массовое распространение она получила как вид искусства.

Фотография сочетает в себе оптику, точную механику и тонкую химическую технологию, а со стороны технической и художественной – теорию композиции, эстетику и теорию восприятия.

Использованная литература:

1. Э.Митчел “Фотография”, Изд-во Мир, М., 1988

2. В.А.Горбатов, Э.Д.Тамицкий «Фотография», Изд-во Легпромбытиздат, М., 1985

3. «Краткий справочник фотолюбителя» под ред. Н.Д.Панфилова и А.А.Фомина, 4-е издание,

Изд-во Искусство, М., 1985

4. Советский Энциклопедический словарь, ред. А.М.Прохоров, Изд-во Советская Энциклопедия, М., 1983